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2017年度上海市科技奖励侯选项目公示

2017年度上海市科学技术奖励推荐工作正在进行,为确保上海市科学技术奖励的公正性,现将我所本年度推荐上海市科学奖侯选项目的项目名称、项目简介、知识产权情况、代表性论文专著目录、主要完成单位、主要完成人在“中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所”网站上公布一周,征求意见。

自公布之日起,任何单位和个人对公布的情况有异议,或有文字错漏需要更正的,应当以真实身份书面向科研处提出,匿名异议不予受理。电话:021-54924283。

特此公告。

推荐奖种:上海市自然科学奖

项目名称:植物次生代谢与抗虫

项目简介:
次生代谢物在植物的环境适应尤其是抵御病原微生物和植食性动物(及昆虫)的防御反应中起重要作用。在长期的协同进化过程中,昆虫与植物形成了复杂的互利互作和进攻防御关系。本项目以棉花-棉铃虫为模式,研究棉酚的生物合成及调控,以及棉铃虫对棉酚的适应机制,取得了一系列突破和具有国际水平的成果。
萜类是植物次生代谢物最大的类群,一些成分具有重要药用价值和生物活性,如青蒿素、紫杉醇。棉酚是倍半萜醛衍生物,具有广谱毒性,能抵御病虫害但限制棉籽的利用。项目组在酶和调控机制两个层面上系统开展棉酚生物合成研究,克隆了棉花法呢基二磷酸合酶、杜松烯合酶和杜松烯-8-羟化酶,催化三步连续反应。为提高棉籽利用价值,创制了种子特异低酚的转基因棉花,为低酚棉育种提供了种质资源。鉴定了水稻、青蒿的多个单萜、倍半萜合酶,对研究植物挥发性和气味成分的形成做出了贡献。植物次生代谢物的合成与积累具有严格的时空特异性,不仅能被机械损伤和防御激素茉莉素的诱导,还受到发育因子的精确调控。研究组分析WRKY、MYC、ERF、SPL等类型的转录因子在植物次生代谢中的调控机制,及其对药用植物青蒿和广藿香中倍半萜活性成分的生物合成调控。其中GaWRKY1响应JA信号激活棉酚生物合成,被评为萜类合酶基因转录因子的首次报道。
植物次生代谢物抑制昆虫生长,但昆虫不仅仅是被动解毒。通过分析植物次生代谢物在植物-昆虫互作及昆虫适应性进化中的作用,发现棉酚可以诱导棉铃虫解毒和防御基因,从而增强对各种化合物的耐受性,这些可诱导的解毒基因成为害虫抗药性发展的一个重要基础。该成果揭示了植食性昆虫与植物防御系统协同进化的复杂机制。项目组发展了一种植物介导的RNAi抗虫技术,即在植物中表达昆虫特异基因的双链RNA,有效、专一地抑制昆虫的生长,从而率先发展了一种具有很大应用潜力的新一代抗虫技术(Nature Biotechnology封面论文)。论文发表后受到国内外同行的高度评价和技术引用,获得多国发明专利授权,并进行了成果转化。Nature评论称之为“RNA干扰杀虫剂”。该技术适用于包括咀嚼式和刺吸式在内的多种昆虫,并具有较高的基因特异性,为开发更有效和更安全的转基因抗虫作物提供了新思路,也为分析昆虫基因的生物学功能提供了新方法。
研究组在植物次生代谢与抗虫研究中取得了一系列重要进展,解析了棉酚等萜类生物合成及调控途径,阐述了棉铃虫对棉酚的适应性机制,首次提出了次生代谢物在植物-昆虫共进化中的重要作用。发明并优化植物介导的RNAi抗虫技术,不仅为研发新一代抗虫作物打下了基础,也为植物-昆虫互作和昆虫功能基因组研究提供了一种新方法。发表相关论文40余篇,包括Nature Biotechnology、Plant Cell、Plant Physiology、Molecular Plant等重要刊物,被引约2500次,获得国内外发明专利10多项。


知识产权情况:
1.陈晓亚,于宗霞,王凌健,王佳伟。利用MicroRNA156及其靶基因调控植物挥发油含量的方法。授权号:ZL201310237889.0,授权日:2017-3-8,申请日:2013-6-14
2.陈晓亚,武秀明,毛颖波,杨长青,王凌健。一种提高植物抗虫能力的方法。专利号:ZL201210094221.0,授权日:2015-5-8;申请号:201110081074.9,申请日:2011-3-31。
3.陈晓亚,王凌健,李建戌。一种新的倍半萜合成酶及其用途。专利号:ZL201210025117.6,授权日:2015-6-3. 申请号:201210025117.6,申请日:2012-2-6。
4.陈晓亚,毛颖波,林芝萍,王凌健。利用RNAi技术改良植物抗虫性的方法。授权号:ZL 200780044563.9,授权日:2015-7-1,申请日:2007-12-4。
5.陈晓亚,毛颖波,林芝萍,王凌健。利用RNAi技术改良植物抗虫性的方法。授权号U.S. Patent No. 8,895,805, 授权日2014-11-25,申请号US 12/312934,申请日2009-6-1。
6.陈晓亚,毛颖波,林芝萍,王凌健。利用RNAi技术改良植物抗虫性的方法。加拿大CA 2671425,2016-11-8。
7.陈晓亚,李建戌,王凌健,洪高洁,胡文利,阮菊新,杨长青,毛颖波。一种酶活性提高的青蒿紫穗槐二烯合酶突变体及其应用。专利授权号:ZL201110285012.X,授权日:2014-5-4;申请号:201110285012.X,申请日:2011-9-22。
8.陈晓亚,毛颖波,薛学义,林芝萍,王凌健。利用半胱氨酸蛋白酶增强植物介导的昆虫RNA干扰。专利号:ZL201110059536.7,授权日:2014-4-11;申请号:201110059536.7,申请日:2011-03-14。
9.陈晓亚,杨长青,骆萍,武秀明,王凌健,林芝萍,毛颖波. 一种改良棉花的棉酚性状的方法及应用。专利授权号:ZL 201010175575.9;授权日:2013-4-15,申请号:201010175575.9;申请日:2010-5-13。
10.陈晓亚,上官小霞,王佳伟,林芝萍,王凌健。植物表皮毛特异表达启动子FIF1及其应用。专利授权号:ZL 200810033542.3;授权日:2012-5-2,申请日:2008-2-4。


代表性论文专著目录:
1.Hong GJ, Xue XY, Mao YB, Wang LJ, Chen XY*. (2012) Arabidopsis MYC2 interacts with DELLA proteins in regulating sesquiterpene synthase gene expression. Plant Cell 24:2635-2648.
2.Tao XY, Xue XY, Huang YP, Chen XY, Mao YB*. (2012) Gossypol-enhanced P450 gene pool contributes to cotton bollworm tolerance to a pyrethroid insecticide. Molecular Ecology 21:4371-4385.
3.Yu ZX, Li JX, Yang CQ, Hu WL, Wang LJ, Chen XY*. (2012) The jasmonate-responsive AP2/ERF transcription factors AaERF1 and AaERF2 positively regulate artemisinin biosynthesis in Artemisia annua. Molecular Plant 5:353-365.
4.Mao YB,Tao XY, Xue XY, Wang LJ, Chen XY*. (2011) Cotton plants expressing CYP6AE14 double-stranded RNA show enhanced resistance to bollworms. Transgenic Research 20(3):665-673.
5.Mao YB, Cai WJ, Wang JW, Hong GJ, Tao XY, Wang LJ, Huang YP, Chen XY*. (2007) Silencing a cotton bollworm P450 gene by plant-mediated RNAi impairs larval tolerance to gossypol. Nature Biotechnology 25:1307-1313.
6.Wang GD, Li QJ, Luo B, Chen XY*. (2004) Ex planta phytoremediation of trichlorophenol and phenolic allelochemicals via an engineered secretory laccase. Nature Biotechnology 22(7):893-897.
7.Xu YH, Wang JW, Wang S, Wang JY, Chen XY*. (2004) Characterization of GaWRKY1, a cotton transcription factor that regulates the sesquiterpene synthase gene (+)--cadinene synthase-A. Plant Physiology 135(1): 507-515.
8.Luo P, Wang YH, Wang GD, Essenberg M. Chen XY*. (2001) Molecular cloning and functional identification of (+)--cadinene-8-hydroxylase, a cytochrome P450 monooxygenase (CYP706B1) of cotton sesquiterpene biosynthesis. Plant Journal 28(1): 95-104.

主要完成单位:中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所

主要完成人:  陈晓亚、毛颖波、洪高洁、于宗霞、王凌健


中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所
2017年 4月 13日

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